[发明专利]一种可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置

说明书

本发明公开了一种可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置，所述装置包括柔性传感器模块、信号采集模块、显示模块、系统控制模块；所述柔性传感器模块通过柔性叉指电极表面的传感元件采集植物叶片含水率信息的电流信号，并发送所述电流信号至信号采集模块；信号采集模块接收所述电流信号并转换为数字信号，并发送所述数字信号至系统控制模块；系统控制模块对接受到的所述数字信号进行处理并发送含水率信息至显示模块；显示模块接收并显示含水率信息。本发明对叶片表面含水率检测快速、检测结果准确，可实现对作物生长状态和生长指标的实时监控，可根据评估结果对农作物的发育情况进行适度的调节。

技术领域

本发明涉及一种含水率监测系统，尤其涉及一种可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置。

背景技术

含水率是作物生长、发育状况的重要参考指标之一。作物叶片表面的含水率是表征植物光合作用和呼吸作用的关键因子。含水率在农作物生长的过程中，对农作物的生长速度、产量以及品质的影响十分显著，在设施农业种植中因光环境、供水环境、土壤环境等因素，需对种植培育中的农作物叶片含水率进行实时抽样监测，进而考察植物的生长发育情况，避免因作物缺水而影响产量。但是现阶段，大部分设施农业灌溉模式仍旧以粗犷的浇灌作业方式为主，这可能会致使各株植的含水率会因灌溉技术或方式的限制在地域和时域上产生差异，进而造成作物因获取水分不同而导致的生长的差异化，从而影响最终的作物产量。此外，现有的设施农业中主要使用湿度传感器通过检测空气环境和土壤中的含水率来间接判断作物的生长环境含水率变化，无法通过获取作物叶片表面的含水率来直接判断作物的生长状态。

可穿戴设备因其具有小型化、便携式的特点，在全球电子产品类的用量中占有很大的比重。低功耗的可穿戴设备逐步代替传统电池供电的便携式设备，将会成为未来几十年柔性电子产品的研究热点和发展趋势。将传感系统、通信系统与人体工学系统等较为全面的交叉知识集成于一体，涉及到了多个学科领域的工程，这些系统相互交叉配合，便组成了可穿戴体温监测设备，若要使系统实现较高的实用性，只有使各个系统之间密切协调，实现紧密的配合，才能使系统整体发挥最大价值。医学领域已将可穿戴传感设备应用于监测人体机能状态，相关设备也可在监测农产品的生长状态、成熟度、含水率、含糖率、光合作用和呼吸作用、无机盐的吸收及其转换等而在农业领域有着重要的应用价值。现有技术对植物叶片表面含水率监测设备检测过程长，检测结果慢、周期长，且通常对叶片进行侵入式检测，造成叶片损伤。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种快速、无损和实时的可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置。

技术方案：本发明的可穿戴式植物叶片表面含水率监测装置，所述装置包括柔性传感器模块、信号采集模块、系统控制模块、显示模块；所述柔性传感器模块通过柔性叉指电极表面传感元件采集植物叶片含水率的信息的电流信号，并发送所述电流信号至信号采集模块；信号采集模块接收所述电流信号并转换为数字信号，并发送所述数字信号至系统控制模块；系统控制模块对接受到的所述数字信号进行处理并发送含水率信息至显示模块；显示模块接收控制信息并显示含水率信息；

柔性传感器模块贴附于植物叶片表面，利用柔性叉指电极表面的传感元件的吸水性，以吸收叶片表面的水分子，吸收不同浓度的水分子来改变电极的电阻和电容特性，将叶片表面含水率信息转换为电阻值或/和电容值，并传递给信号采集模块。

进一步地，所述装置包括蓝牙-串口通讯模块，系统控制模块发送含水率信息至蓝牙-串口通讯模块，蓝牙-串口通讯模块接收并发送含水率信息至接收终端。

进一步地，所述装置控制模块包括微处理器和寄存器模块。

进一步地，所述信号采集模块包括电阻测量模块和电容测量模块；所述电流信号包括电阻信号和电容信号；所述电阻测量模块通过ADC触控芯片测量电阻信号的数值；所述电容测试模块通过震荡电路测量电容信号的数值。

更进一步地，震荡电路由NE555、HA17555、LM555、CA555或NE556中任一计时器芯片与相应外围电路组成。